Mars Science Laboratory (скорочено MSL, Марсіанська наукова лабораторія) — успішна місія НАСА з доставки на Марс й експлуатації марсохода нового покоління «К'юріосіті» (англ.
Mars Science Laboratory | |
---|---|
Логотип «Mars Science Laboratory» | |
Основні параметри | |
Повна назва | Mars Science Laboratory |
NORAD ID | MARSCILAB |
Організація | NASA США |
Виготівник | Boeing, Lockheed Martin США |
Оператор | Лабораторія реактивного руху США |
Тип апарата | Марсохід |
Дата запуску | 26 листопада 2011 року 15:02:00.211 UTC |
Ракета-носій | Atlas V 541 № AV-028 |
Космодром | LC-1SLC-41 Канаверал |
Схід з орбіти | 5 серпня 2012 |
Технічні параметри | |
Маса | 899 кг |
Потужність | 3 кВт |
Джерела живлення | РІТЕГ |
Час активного існування | 2 роки |
Посадка на небесне тіло | |
Небесне тіло | Марс |
Дата і час посадки | 5 серпня 2012 |
Місце посадки | Кратер Ґейла |
Вебсторінка | |
Вебсторінка | Сайт проєкту |
Апарат повинен за кілька місяців пройти від 5 до 20 км і здійснити повноцінний аналіз марсіанських ґрунтів і компонентів атмосфери. Космічний корабель доставки було обладнано допоміжними ракетними двигунами для точнішої контрольованої посадки, які раніше для спуску марсоходів не використовувалися. Метою експедиції є визначення життєпридатності Марса, вивчення його клімату та планетології, а також збір даних для майбутнього польоту людини на цю планету. У розробці апарата крім НАСА взяли участь також Caltech і JPL. Назву Curiosity було обрано 2009 року шляхом інтернет-голосування серед варіантів, запропонованих школярами.
Запуск апарата до Марса здійснено 26 листопада 2011 року. Він успішно приземлився на Марс 6 серпня 2012 року о 05:31 UTC (08:31 за київським часом) у кратері Ґейла.
Фахівці американського космічного агентства НАСА вирішили надіслати марсохід у кратер Ґейла. У цій величезній воронці добре проглядаються глибинні шари марсіанського ґрунту, що розкривають геологічну історію червоної планети. Плановий термін служби на Марсі становить 1 марсіанський рік (686 земних днів), однак за сприятливих обставин можна сподіватися набагато довшого терміну.
MSL має чотири основні цілі:
Для досягнення цих цілей перед MSL поставлено вісім основних завдань:
Космічний апарат складався з трьох модулів — перельотного, посадкового й ровера-марсохода. Маса космічного апарата — 3,4 т, ровера — 930 кг, маса наукової апаратури, встановленої на ровері — 80 кг.
Марсохід «К'юріосіті» 3 м завдовжки, 2,1 м заввишки (з розкладеною камерою) і 2,7 м завширшки. Діаметр коліс становить приблизно 51 см. Маса марсохода — 900 кг (зокрема, 80 кг дослідницького устаткування).
На поверхні Марса марсохід здатен долати перешкоди до 75 см заввишки. Максимальна очікувана швидкість на пересічній місцевості становить 90 м/год у разі автоматичної навігації. Середня же швидкість становитиме 30 м/год. Очікується, що за час дворічної місії MSL здолає не менше 19 км.
Конструкція апарата подібна до тих, що застосовувалися раніше — платформа з науковими приладами на шести колесах, кожне з яких має свій електродвигун. Два передні й два задні колеса повертаються, що дасть апарату змогу розвертатися на 360° на місці. Новий марсохід втричі важчий за попередні марсоходи й набагато дорожчий — коштує 2,3 мільярда доларів. Замість сонячних батарей як джерело енергії використано радіоізотопний термоелектричний генератор (РІТЕГ, англ. Radioisotope thermoelectric generator), що дає змогу позбутися проблеми запилення панелей сонячних батарей і простоїв апарата в нічний час. Обраний багатоцільовий радіоізотопний термоелектричний генератор (англ. Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator) нового покоління здатен забезпечувати марсохід енергією протягом 14 років.
К'юріосіті | MER | Sojourner | |
---|---|---|---|
Запуск | 2011 | 2003 | 1996 |
Маса (кг) | 899 | 174 | 10,6 |
Розміри (у метрах, Д × Ш × В) | 3,1 × 2,7 × 2,1 | 1,6 × 2,3 × 1,5 | 0,7 × 0,5 × 0,3 |
Енергія (кВт/сол) | 2,5—2,7 | 0,3—0,9 | < 0,1 |
Наукові інструменти | 10 | 5 | 4 |
Максимальна швидкість (см/сек) | 4 | 5 | 1 |
Передача даних (МБ/добу) | 19—31 | 6—25 | < 3,5 |
Продуктивність (MIPS) | 400 | 20 | 0,1 |
Пам'ять (МБ) | 256 | 128 | 0,5 |
Розрахунковий район посадки (км) | 20 × 7 | 80 × 12 | 200 × 100 |
Наукові прилади апарата дають змогу ефективно виявляти органічні молекули й визначати їх структуру, а також зондувати товстий шар ґрунту в пошуках слідів води за допомогою нейтронного детектора, створеного Роскосмосом. За допомогою інфрачервоного лазера можна буде видаляти з мінералів зайві нашарування (пил, продукти корозії) й одразу здійснювати лазерний хімічний аналіз на відстані до 10 метрів. «Серце» наукової апаратури — прилад SAM. Він буде визначати хімічний склад ґрунту й шукати в ньому органічні молекули. Цей прилад буде передавати п'яту частку всіх даних з Марса.
Список основних приладів на марсоході:
26 листопада 2011 року в 15:02:00 UTC (18:02:00 за київським часом) з майданчика LC-1SLC-41 Станції ВПС США «Мис Канаверал» стартовими командами компанії United Launch Alliance за підтримки бойових розрахунків 45 Космічного крила ВПС США здійснено пуск ракети-носія Atlas-5/541 № AV-028 з міжпланетною станцією MSL («К'юріосіті»). Через 44 хвилини 12 секунд після старту станція відокремилася від розгінного ступеня Centaur і вийшла на траєкторію польоту до Марса.
Двоступенева ракета-носій містила центральний блок першої ступені діаметром 3,8 м із двигуном РД-180, чотири твердопаливні блоки і розгінний блок «Центавр» із головним обтічником діаметром 5,4 м. Вона здатна виводити до 7982 кг на геостаціонарну орбіту. Atlas V використовувалася також для запуску Mars Reconnaissance Orbiter і «Нью-Горайзонс».
Перший і другий ступені разом із твердопаливними двигунами було зібрано 9 жовтня неподалік від стартового столу. Головний обтічник із встановленим MSL перевезено на стартовий стіл 3 листопада. Запуск відбувся 26 листопада о 15:02 UTC.
Посадковий модуль відокремився від перельотного модуля перед входом в атмосферу. Для гальмування посадкового модуля спочатку використовувався опір атмосфери, потім парашут, і, нарешті, гальмівні двигуни. Сам посадковий модуль не одразу торкнувся поверхні планети — на певній висоті ровер опустився на тросах, які потім від'єдналися, а посадковий модуль відлетів убік, щоб не забруднювати реактивними вихлопами місце посадки ровера. 6 серпня 2012 року космічний апарат «К'юріосіті» здійснив успішну посадку на Марс у кратері Ґейла. Трансляція посадки в прямому ефірі здійснювалася на сайті НАСА.
Посадка апарата на поверхню була унікальною операцією, яку ще ніколи не виконували. Унікальність зумовлена використанням нової технології Sky Crane для посадки апаратів на поверхню.
Спуск на поверхню Марса великої маси дуже складний. Атмосфера занадто розріджена, щоб парашути й аеродинамічне гальмування виявилися ефективними, однак занадто щільна, щоб забезпечити істотне гальмування ракетними двигунами, оскільки використання тяги реактивного струменя на надзвукових швидкостях пов'язане з нестабільністю[джерело?]. Попередні місії використовували аеробалони для пом'якшення удару під час посадки, але новий марсохід занадто важкий для використання такого варіанту.
«К'юріосіті» можна порівняти за розміром з автомобілем, оскільки він важить 850 кг — жоден земний апарат таких габаритів ще не висаджувався на планету.
Для посадки легших марсоходів «Спірит» і «Оппортьюніті» використовувалася проста схема: парашут і надувна амортизувальна подушка. Однак «К'юріосіті» важить більше, ніж обидва ці апарати разом узяті, тому потрібно було розробити нову посадкову систему, що забезпечувала б безпечну посадку значно важчого апарата.
«К'юріосіті» виконав спуск на поверхню Марса, використовуючи систему високоточного входу в атмосферу, зниження і посадки (EDL), яка забезпечила потрапляння в межах 20-кілометрового еліпса посадки, на відміну від еліпса 150 км на 20 км систем посадки марсоходів Mars Exploration Rovers («Спірит» і «Оппортьюніті»). Для цього застосовано комбінацію кількох систем у такій послідовності: вхід в атмосферу, зниження й посадка.
Після відділення капсули з марсоходом від розгінного блоку, вона ввійшла у щільні шари атмосфери Марса зі швидкістю майже 6 км/сек. На цьому етапі спуску марсохід було захищено найбільшим в історії безпілотної космонавтики теплозахисним екраном діаметром 4,5 м. Він виготовлений із фенольного полімеру з вуглецевим волокном і здатний захистити марсохід від надвисоких температур. Екран також містив особливі вольфрамові циліндри, які пересувають центр ваги капсули для максимальної стійкості. Процес балістичного спуску заздалегідь запрограмований і був повністю автономним.
На висоті приблизно 7 км спускна капсула розкрила міцний надзвуковий парашут, який сповільнив апарат з орбітальної швидкості до швидкості 100 м/с, після досягнення якої теплозахисний щит було скинуто. Подібні парашути успішно використовувалися ще місіями «Вікінг». Діаметр купола парашута становить 16 м.
Приблизно на висоті 1,6 км від поверхні від космічного апарата з парашутом відокремились марсохід «К'юріосіті» і «небесний кран» (Sky Crane) — спеціальний апарат із ракетними двигунами.
Як тільки парашут від'єднався, увімкнулися гальмівні ракетні двигуни й новітня інтелектуальна система керованої посадки. Багато в чому вибір майданчика для приземлення залежав від знімків метрової роздільної здатності, зроблених орбітальним зондом Mars Reconnaissance Orbiter (MRO). Спускну капсулу «К'юріосіті» оснащено камерою, яка почала знімання з висоти 3,7 км, звіряючи свої фотографії зі знімками MRO. Дані звірки знімків було використано для управління платформою й посадки в запланованому місці — поряд із 5-км горою в центрі кратера Ґейла.
Момент дотику до поверхні викликав у розробників найбільші труднощі. Гостро постало питання вибору конфігурації ракетної платформи. Якщо розташувати «К'юріосіті» на ракетній платформі, то після посадки можуть виникнути серйозні труднощі з виходом на поверхню — марсохід «Спіріт» вже зіткнувся з аналогічними проблемами, коли зламався пандус, яким він мав спуститися на поверхню. З іншого боку, із розміщенням «К'юріосіті» «під черевом» ракетної платформи постає проблема впливу на колеса марсохода: удар під час посадки може зламати їх, а вага платформи збільшить навантаження на шасі.
У результаті тривалих розрахунків інженери НАСА створили унікальну систему Sky Crane. Працює вона наступним чином: на висоті 1,8 км «К'юріосіті» «випадає» з-під черева посадкової платформи й повисає на міцних нейлонових тросах. Платформа за допомогою ракетних двигунів м'яко опускає марсохід на поверхню й після дотику до ґрунту троси слабшають, від'єднуються, а платформа стрімко набирає висоту, летить убік по параболі й падає на безпечній відстані.
Це може здаватись ризикованою операцією, але інженери НАСА були впевнені в успіху, оскільки на випробуваннях система Sky Crane працювала відмінно. Під час тестів Sky Crane забезпечувала безпрецедентно м'яку посадку.
Як і планувалося, після досягнення поверхні планети, марсохід було поставлено відразу на колеса, а троси було автоматично обрізано.
DAN. За перші 100 днів роботи «К'юріосіті» ДАН зробив 120 вимірювань, як при русі марсохода, так і під час його зупинок. Приблизно половина вимірів (58 сеансів) була зроблена в активному режимі, половина — у пасивному. Результати дають змогу говорити про двошарову структуру марсіанського ґрунту. Поблизу поверхні лежить сухий шар, завтовшки 20—40 см, з вмістом води, що не перевищує 1 % по масі, під ним, на глибині до метра, знаходиться ґрунт із відносно високим вмістом води, який значно змінюється вздовж траси руху і в окремих місцях (Rocknest) перевищує 4 %. Можливо, що з глибиною вологість продовжує зростати, але прилад ДАН не в змозі отримувати дані з глибини більше 1 м.
RAD Радіаційний детектор RAD був включений ще на орбіті Землі в листопаді 2011 року, його вимикали на час посадки, а потім знову ввели в дію на поверхні. Перші результати його роботи були опубліковані ще в серпні 2012 року, проте повний аналіз даних зроблений після 8 місяців досліджень. Наприкінці травня 2013 року в журналі Science була опублікована стаття американських вчених, котрі аналізували роботу радіаційного детектора RAD. За результатами досліджень, вчені дійшли висновку, що учасники пілотованого польоту до Марса отримають потенційно смертельну дозу космічної радіації: понад 1 зіверт йонізуючого випромінювання, дві третини з якого мандрівники отримають під час польоту до Марса (близько 1,8 мілізіверта випромінювання за день). На початку грудня 2013 року журналі Science була опублікована стаття американських вчених із Південно-Західного дослідницького інституту, у якій вказується, що за день організм людини або інших живих істот буде накопичувати близько 0,21 мілізіверта йонізуючого випромінювання, що в десятки разів більше, ніж аналогічні значення для Землі. Як відзначають автори статті, це значення всього удвічі менше, ніж рівень радіації у відкритому космосі, виміряний під час польоту «К'юріосіті» від Землі до Марса.
У загальній складності, за рік життя на Марсі організм людини поглине близько 15 рентген іонізуючого випромінювання, що в 300 разів більше граничної річної дози для працівників атомної промисловості. Ця обставина встановлює граничний безпечний термін перебування людей на Марсі без ризику для здоров'я — 500 днів.
Крім того, отримані за допомогою RAD експериментальні дані дають змогу припустити, що безпосередньо на поверхні Марса пошук ознак життя буде малоперспективним, за деякими даними найкраща глибина для пошуків становить близько 1 метра. Проте, детальне дослідження показало, що, хоча складні сполуки подібні до білків на глибині 5 см схильні повного знищення за термін у кілька сотень мільйонів років, простіші сполуки з атомною масою менше 100 а. о. м. можуть зберігатися в таких умовах до понад 1 млрд років і можуть бути виявлені MSL.
Ровером «К'юріосіті» одержані докладні світлини поверхні Марса.
Вікісховище має мультимедійні дані за темою: Марсіанська наукова лабораторія |
Вікісховище має мультимедійні дані за темою: Марсіанська наукова лабораторія |
This article uses material from the Wikipedia Українська article Марсіанська наукова лабораторія, which is released under the Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 license ("CC BY-SA 3.0"); additional terms may apply (view authors). Вміст доступний на умовах CC BY-SA 4.0, якщо не вказано інше. Images, videos and audio are available under their respective licenses.
®Wikipedia is a registered trademark of the Wiki Foundation, Inc. Wiki Українська (DUHOCTRUNGQUOC.VN) is an independent company and has no affiliation with Wiki Foundation.